一顆黃豆大小的芯片，利用新技術(shù)膠體量子點紅外探測成像做成“視覺芯片”，裝到手機、檢測器上，可以“穿透”介質(zhì)，看到肉眼看不到的“真相”。

光谷實驗室近日宣布，其聯(lián)合科研團隊（華中科技大學(xué)實驗室、溫州實驗室）研發(fā)的膠體量子點成像芯片已實現(xiàn)短波紅外成像。目前，已完成小試、中試，可大面積加工，兼容12寸CMOS晶圓制備工藝，同時成本極低，有望顛覆市場。

成果轉(zhuǎn)化的背后

“冷板凳”一坐就是12年

多年來，高亮專注于CQD紅外探測芯片的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，主要貢獻體現(xiàn)在CQD芯片材料、器件、集成的核心制備。長江日報記者周超 攝

“不要看這一顆顆小小的芯片，它們價值不低，一顆可以賣到5000元至1萬元?！惫夤葘嶒炇衣?lián)合創(chuàng)始人、華中科技大學(xué)武漢光電國家研究中心教授高亮指著自己團隊研發(fā)的產(chǎn)品，自豪地介紹。

高科技的背后是半導(dǎo)體光電相關(guān)的原理，“它是用膠體量子點，把紅外光給吸收了，然后把它變成電子，電子再被這個讀數(shù)電路進行處理，最后得到紅外的圖像?！?

膠體量子點（CQD）紅外探測芯片技術(shù)正在向第三代微型、高性能和低成本的方向發(fā)展，是我國實現(xiàn)紅外探測芯片技術(shù)彎道超車的突破口。

膠體量子點成像芯片12寸CMOS晶圓，目前已完成小試、中試，可大面積加工。長江日報記者周超 攝

12年前，高亮是華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院院長唐江教授的博士生，出于自己的喜好和判斷，他并沒有選擇當(dāng)時半導(dǎo)體國際前沿領(lǐng)域的熱門方向。

“新的、火熱的科研，也許發(fā)論文會更容易，但我對半導(dǎo)體新材料電子器件更感興趣?！备吡练Q，讀書時，他選擇了在二維材料半導(dǎo)體、鈣礦半導(dǎo)體、硫金屬氟化物等領(lǐng)域“坐冷板凳”。

興趣是最強的創(chuàng)新驅(qū)動，大三時，高亮做了一個課程設(shè)計“用光電的形式測自己的心跳”，讀研的時候，高亮覺得“紅外光一般人也看不到，但它有那么多功能，我要一直跟下去”。

基于量子點材料做紅外探測器的方式，他跟隨師兄們做了大量的研究實踐?！安┦科陂g去了多倫多大學(xué)，看到國際最新的發(fā)展趨勢，也更堅定了自己要在這條路上一直走下去的決心?！?

回過頭來看，高亮的產(chǎn)學(xué)研經(jīng)歷，正是一條“以用為導(dǎo)向”的科研成果轉(zhuǎn)化之路。

近日，高亮獲評2023年“湖北向上向善好青年”。據(jù)了解，多年來，高亮專注于CQD紅外探測芯片的基礎(chǔ)應(yīng)用研究，主要貢獻體現(xiàn)在CQD芯片材料、器件、集成的核心制備。針對CQD芯片材料缺陷多、器件結(jié)構(gòu)不兼容、集成工藝不成熟等瓶頸問題，提出芯片材料液相外延鈍化新策略、設(shè)計制備新型頂入射器件、開發(fā)硅基一體化集成工藝，依托團隊聯(lián)合華為公司研制出國內(nèi)首款CQD紅外探測芯片，與同類CQD芯片比較，外量子效率國際領(lǐng)先。

“視覺芯片”突破五大關(guān)鍵環(huán)節(jié)

做出國內(nèi)首款樣機

高亮（中）介紹自己團隊研發(fā)的產(chǎn)品。 長江日報記者周超 攝

據(jù)了解，量子點成像芯片也稱“視覺芯片”。在食品檢測、半導(dǎo)體檢測等工業(yè)應(yīng)用中，基于短波紅外成像的機器視覺如同機器的“眼睛”，具有重要意義。

成像芯片作為成像系統(tǒng)最核心部件，對成像質(zhì)量以及相機成本均起著決定性作用。

國外銦鎵砷短波紅外芯片造價極其昂貴，使得短波紅外相機均價高達25萬元，嚴(yán)重制約著市場增長。進口一枚短波紅外做成的芯片往往需要上萬元，而光谷實驗室同類產(chǎn)品量產(chǎn)后，只售數(shù)百元。